第一章 大自然的組成
古希臘哲學家的原子論 Epicurus〈伊比鳩魯〉341-270B.C. 物質是由基本的小粒子所組成的；這些粒子無法再分割下去。〈原子〉 固體性質由原子尺寸的細節所決定。
原子結構 原子由電子、質子、中子所組成。 質子和中子重量相若；電子質量約為質子質量的1/2000。 質子帶一正電荷；電子帶一負電荷。 原子的電中性：質子和電子的數目相同。 一般而言，中子與質子數大略相等。如：碳：6個電子，6個質子，6個中子。碳十四： 6個電子，6個質子，8個中子
拉賽福的行星原子模型〈E.Rutherford,1871-1937.1908年諾貝爾化學獎得主〉 1911： 質子和中子緊密排列在一起成為原子核。 電子繞原子核做圓周運動。 原子核直徑與電子圓周運動直徑之十萬倍。 與太陽系、星球運動模型類似。 制動輻射：帶電粒子在加速的情況下會發出輻射，造成速度降低→不到十億分之一( 秒) ，電子會撞擊原子核。
波耳的〈量子〉原子結構理論 〈Niels Bohr,1885-1962.1922年諾貝爾物理獎得主〉 1913：原子裡的電子只能在一些特定的能階上；相同原子可容許的能階是相同的。 特性： 電子得到或失去一定的能量才能跳到另一個容許的能階。(高能階→低能階：多出的能量轉成光脈衝，亦即光的波長或顏色是由特定的能量來決定；因此每種原子有不同的光譜。) 電子最喜歡佔據具最低能量的能階。(水往低處流)
問題 原子裡的電子為何無制動輻射？ 所有的粒子都到最低能階？
鮑立不相容原理 (Wolggaug Pauli,1900-1958,1945年諾貝爾物理獎得主) 每個能階只能容許兩個電子填入。 例：碳：6個電子( 佔三個最低能階？) 最低兩個能階各有2個電子，第 三、四能階各有一個電子。
19世紀末的物理 電磁場：馬克斯威爾方程。 宇宙上存在兩種客體 微粒：牛頓運動定律。 統計理論：電子、原子、分子在電磁場 微粒：電子、原子、分子。 場(或波)：電磁場、光。 微粒：牛頓運動定律。 電磁場：馬克斯威爾方程。 統計理論：電子、原子、分子在電磁場 作用下的微觀，來說明物質 的結構及各種巨觀性質。
20世紀：生產及技術提昇 →三大矛盾問題〈違背古典理論〉 黑體輻射 光電效應 原子線光譜及原子結構
量子力學：微觀客體〈~ m〉運動的理論 舊量子論〈1900-1923〉：微觀運動中存在著不連續性。〈根據實驗提出〉 量子力學〈1924-〉： 量子電動力學〈QED〉 量子場論……
古典理論---1 1896.W.Wein 黑體輻射之能量密度( )與頻率( )之關係。其中，T為黑體溫度， 、 為常數。 在高頻時與實驗相當吻合；不適用低頻。
古典理論---2 1900.B.Rayleigh 提出 低頻時與實驗吻合。頻率越高，能量密度越大(紫色大禍)
量子理論 1900年12月14日 M.Planck 提出： 時，
古典理論---3 時，
普朗克：對一定頻率 的電磁輻射，物體只能以 為能量單元，發射或吸收這一頻率的電磁輻射(不連續性) 焦耳‧秒。普朗克常數。
光電效應 1887年H.R. Hertz 光照到金屬表面時，金屬表面上會放電。照射某固定金屬，光頻率 一定值 時，才有光電子由金屬射出。< 時， 無論光的強度，金屬表面都不會射出電子。 光的強度決定光電子的密度〈即光電流的強度〉而與光電子射出的速度〈動能〉無關。光的頻度決定光電子的速度。 無論光的強弱，當頻率夠高的光照到金屬表面時，光電子幾乎是立即射出〈~ 秒〉
與光的波動說矛盾 電磁波理論： 瓦/ 的光照在金屬納上約需 秒(約115天)才能使金屬納中的電子獲得足夠的能量而從表面射出。
1905.愛因斯坦 光子○一光也是一種微粒(光子)頻率為 的光。每個光子的能量為 光子在真空中以光速運動( )
1905.愛因斯坦 解釋一：電子吸收光子的能量( )若大於電子擺脫金屬表面的約束而需做的功W，電子就會從金屬表面以動能 射出。與實驗一致，斜率為 。
1905.愛因斯坦 解釋二：由上式，光電子的動能與光的頻率有關與強度無關。據光子理論，光強度二單位時間，單位面積，落在金屬表面的光子數，因此光強度與光電流強度成正比。 解釋三：光電子瞬間發射(能量瞬間吸收)
愛因斯坦 頻率為 的光子能量 光子動量 其中 代表波長。
物質波 1923.de Broglie：一個能量為E，動量為P的質點同時也具有波長，其波長 和頻率 為 質子、中子、原子、分子都證實具有波動性質。 巨觀物體的物質波長很短 例：運動中的人：50kg×10m／秒，